Бактерии, живущей в ледяных водах Антарктиды, удается выжить, цепляясь за поверхность льда. Белок, используемый бактерией для этого - своего рода растяжимый якорь - был подробно описан группой исследователей из Эйндховенского технологического университета (TU/e), Королевского университета (Канада) и Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль). Совершенно особенный, потому что при размере 600 нанометров это один из самых больших белков, структура которого когда-либо была определена. Также полезно, потому что знание того, как бактерии прикрепляются, полезно, если вы хотите предотвратить это, например, у патогенных бактерий, которые аналогичным образом прикрепляются к человеческим клеткам.
Всегда считалось, что этот белок содержится в теле бактерии Marinomonas promoryiensis и помогает предотвратить замерзание бактерии в ледяных водах Антарктиды. Еще несколько лет назад было обнаружено, что этот белок, называемый MpAFP, на самом деле лежит на поверхности бактерии, действуя как «адгезин», своего рода якорь для сцепления с поверхностью, в данном случае с поверхностью льда над поверхностью. вода.
Гигантский формат
Исследователи под руководством доктора Ильи Воетса (TU/e) и профессора Питера Дэвиса (Queen's) подробно описали всю структуру этого белка в публикации в журнале Science Advances. «Это первый такой адгезив», - говорит главный автор Шуайци Гуо (Фил), который провел это исследование в качестве аспиранта в Канаде и с тех пор работает в Эйндховене.«Более того, это один из самых больших белков, когда-либо изученных. При длине 600 нанометров это гигант по сравнению с большинством белков размером от 2 до 15 нанометров».
Пазл
Из-за огромного размера требовался другой подход к обычному. Белки часто кристаллизуются - затвердевают в той же конфигурации - так что их структуру можно определить с помощью рентгеновской дифракции. «Мы разделили белок на пять частей и изучили его разными методами», - говорит Воетс. «Помимо дифракции рентгеновских лучей, мы также использовали рассеяние рентгеновских лучей, нашу специализированную область в Эйндховене, и ядерный магнитный резонанс». Затем они собирают все кусочки вместе, как пазл.
Симбиоз
Они обнаружили, что каждая часть белка выполняет свою функцию. И что белок может помочь бактериям очень хорошо выжить в этих экстремальных условиях, хотя и иначе, чем предполагалось. Белок способен связываться с «диатомовыми водорослями», организмами в воде, которые фотосинтезируют кислород, необходимый бактериям. Благодаря этому связыванию эти организмы остаются на поверхности воды, где больше всего света, то есть в симбиотических отношениях.
Предотвращение привязанности
Одним из возможных применений этой работы является разработка методов, гарантирующих, что бактерии не смогут закрепиться на определенных поверхностях. «Например, мы увидели, что фактическое «схватывание» происходит с очень небольшой частью на конце белка», - говорит Воетс. «Патогенные бактерии таким же образом прикрепляются к клеткам человека, где они вызывают инфекции. Теперь, когда мы знаем, как они прикрепляются, мы сможем найти способ предотвратить это».